谢桂兰
,
张平
,
龚曙光
,
曹尉南
,
安小军
高分子材料科学与工程
原位聚合法制备的尼龙6/纳米SiO2复合材料具有很好的综合力学性能.加入相当低的纳米颗粒体积分数,可使纳米复合材料性能明显提高,但在其体积分数超过某一较小的临界值后,继续增加纳米颗粒体积分数,不再有增强效果.这一实验发现与以往的细观力学预测不一致,一直没有合理的解释.本文从材料的微观结构特点出发,揭示了上述现象的微观物理机制,将结晶聚合物纳米复合材料内部结构分别用宏观、细观和纳观三个层次来描述.利用数学上的渐近均匀化理论,结合有限元方法,经四次纳观层次的均匀化和一次细观层次的均匀化,预测了聚合物纳米复合材料的有效性能,揭示了聚合物纳米复合材料有效模量随纳米颗粒体积分数增加出现先增大后减小的变化规律.
关键词:
纳米复合材料
,
结晶聚合物
,
渐近均匀化方法
,
有限元分析
,
多层次结构
,
有效性能
谢桂兰
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张平
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龚曙光
,
曹尉南
,
安小军
高分子材料科学与工程
根据结晶聚合物基纳米复合材料实验分析,将结晶聚合物基纳米复合材料内部结构分别用宏观、细观和纳观三个层次来描述.利用数学上的渐近均匀化理论,结合有限元方法,经二次纳观层次的均匀化和一次细观层次的均匀化,预测了聚合物基纳米复合材料的有效性能.并用FORTRAN语言编写了计算程序.具体分析了聚合物的结晶度、聚合物结晶相的弹性模量、纳米颗粒的弹性模量和纳米颗粒的体积分数等参数对结晶聚合物基纳米复合材料有效性能的影响,得到了一些有意义的结论,对指导结晶聚合物基纳米复合材料的制备有一定的指导作用.
关键词:
纳米复合材料
,
结晶聚合物
,
渐近均匀化方法
,
有限元分析
,
多层次结构
,
有效性能
